Угольные тэс россии и мира: история создания

КПД тепловых электростанций

Эффективность тепловых электростанций ограничена. Наибольший КПД – 60%. Он достигается на парогазовых электростанциях, а на современных угольных – ниже 50%, на старых – всего 40%. Указанные показатели эффективности применимы к работе при полной нагрузке. При частичной КПД может значительно снизиться.

Практически все крупные электростанции, за исключением ГЭС, являются тепловыми, во многих странах они производят большую часть электроэнергии. Из-за их ограниченной эффективности образуется значительное количество отработанного тепла, использование которого на месте возможно только в малом объеме. Поэтому оно выбрасывается в атмосферу через градирни, иногда через охлаждающую воду в реки.

Существуют ТЭС только для выработки электроэнергии и ТЭЦ – теплоэлектроцентраль. Последние предназначены также для использования вырабатываемого тепла посредством его транспортировки в отопительные системы и трубопроводы горячего водоснабжения. КПД ТЭЦ намного выше, он может превышать 70%.

Политика [ править ]

Гринпис протестует против угля у канцелярии Германии

Энергетическая политика Китая в отношении угля и угля в Китае являются наиболее важными факторами в отношении будущего угольных электростанций, так как страна имеет так много. Согласно одному анализу, местные власти чрезмерно инвестировали в угольную электроэнергию в середине 2010-х годов, потому что центральное правительство гарантировало часы работы и установило высокие оптовые цены на электроэнергию. По состоянию на 2019 год инвестиции BRI могут быть направлены на сохранение занятости квалифицированных специалистов , а также потому, что банкам и государственным предприятиям нужно куда-то разместить свой капитал и опыт.

В демократических странах инвестиции в угольную электроэнергию следуют экологической кривой Кузнеца . энергетическая политика Индии о угля является проблемой в политике Индии .

Протесты

Протесты часто происходили на горнодобывающих предприятиях и на площадках предполагаемых новых заводов.

Типы тепловых электростанций

Типы тепловых электростанций — важный вопрос. Ответ на него расскажет, каким образом появляется необходимая энергия. Сегодня постепенно вносятся серьезные изменения, где главным источником энергетики окажутся альтернативные виды, но пока их применение остается нецелесообразным.

1. Конденсационные (КЭС);
2. Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ);
3. Государственные районные электростанции (ГРЭС).

Электростанция ТЭС потребует подробного описания. Виды различны, поэтому только рассмотрение объяснит, почему осуществляется строительство такого масштаба.

Конденсационные (КЭС)

Виды тепловых электростанций начинаются с конденсационных. Такие ТЭЦ применяются исключительно для выработки электроэнергии. Чаще всего она аккумулируется, сразу не распространяясь. Конденсационный метод обеспечивает максимальный КПД, поэтому подобные принципы считаются оптимальными. Сегодня во всех странах выделяют отдельных объекты крупного масштаба, обеспечивающие обширные регионы.

Постепенно появляются атомные установки, заменяющие традиционное топливо. Только замена остается дорогостоящим и длительным процессом, так как работа на органическом топливе отличается от иных способов. Причем отключение ни одной станции невозможно, ведь в таких ситуациях целые области остаются без ценной электроэнергии.

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)

ТЭЦ используются сразу для нескольких целей. В первую очередь они используются для получения ценной электроэнергии, но сжигание топлива также остается полезным для выработки тепла. За счет этого теплофикационные электростанции продолжают применяться на практике.

Государственные районные электростанции

Общие сведения о современных тепловых электростанциях не отмечают ГРЭС. Постепенно они остаются на заднем плане, теряя свою актуальность. Хотя государственные районные электростанции остаются полезными с точки зрения объемов выработки энергии.

Разные виды тепловых электростанций дают поддержку обширным регионам, но все равно их мощность недостаточна. Во времена СССР осуществлялись крупномасштабные проекты, которые сейчас закрываются. Причиной стало нецелесообразное использование топлива. Хотя их замена остается проблематичной, так как преимущества и недостатки современных ТЭС в первую очередь отмечают большие объемы энергии.

Какие электростанции являются тепловыми? Их принцип построен на сжигании топлива. Они остаются незаменимыми, хотя активно ведутся подсчеты по равнозначной замене. Тепловые электростанции преимущества и недостатки продолжают подтверждать на практике. Из-за чего их работа остается необходимой.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

История тепловой энергетики и перспективы развития

Первую теплоэлектростанцию построил немецкий инженер Зигмунд Шуккерт в Баварии в 1878 году. С ее помощью освещался грот в саду замка Линдерхоф. В 1882 году были введены в эксплуатацию электростанция в Лондоне, которая использовалась для электрического освещения, и в Нью-Йорке (500 кВт). На них применялись поршневые паровые двигатели.

Изобретение паровой турбины позволило строить более крупные и эффективные установки, и с 1905 года тепловые электростанции стали возводиться только с турбинами.

В России первая тепловая электростанция общего пользования мощностью 35 кВт была построена в 1883 году в Санкт-Петербурге. Она предназначалась для подачи электроэнергии на освещение Невского проспекта. Московская ГЭС-1 (городская электростанция) появилась в 1897 году. Ее мощность составляла 3,7 мВт.

Структура тепловых электростанций в России на сегодняшний день:

• с паровыми турбинами – 79% от общей мощности;
• с парогазовыми агрегатами – 15,5%;
• с газотурбинными агрегатами – 4,8%;
• с дизельными и газопоршневыми установками – 0,7%.

Переход к выработке электроэнергии от возобновляемых источников не так прост, хотя это желаемое направление развития электроэнергетики для человечества. В ближайшее время отказаться от тепловой энергетики будет невозможно, и она сохранит свою доминирующую роль.

Главным направлением развития этой отрасли является разработка прогрессивных технологий, которые позволят снизить количество вредных выбросов в атмосферу, а также повысить эффективность работы теплоэлектростанций.

Главное – электричество

Обозначение «ГРЭС»  – пережиток советского индустриального мегапроекта, на начальном этапе которого, в рамках плана ГОЭЛРО, решалась задача ликвидации дефицита, прежде всего, электрической энергии. Расшифровывается оно просто – «государственная районная электрическая станция». Районами в СССР называли территориальные объединения (промышленности с населением), в которых можно было организовать единое энергоснабжение. И в узловых географических точках, обычно вблизи крупных месторождений сырья, которое можно было использовать в качестве топлива, и ставили ГРЭС. Впрочем, газ на такие станции можно подавать и по трубопроводам, а уголь, мазут и другие виды топлива завозить по железной дороге. А на Березовскую ГРЭС компании «Юнипро» в красноярском Шарыпово уголь вообще приходит по 14-километровому конвейеру.

В современном понимании ГРЭС – это конденсационная электростанция (КЭС), по сравнению с ТЭЦ, очень мощная. Ведь главная задача такой станции – выработка электроэнергии, причем в базовом режиме (то есть равномерно в течение дня, месяца или года).
Поэтому ГРЭС, как правило, расположены вдали от крупных городов – благодаря линиям электропередач такие объекты генерации работают на всю энергосистему. И даже на экспорт – как, например, Гусиноозерская ГРЭС в Бурятии, с момента своего запуска в 1976 году обеспечивающая львиную долю поставок в Монголию. И выполняющая для этой страны роль «горячего резерва».

Интересно, что далеко не все станции, имеющие в своем названии аббревиатуру «ГРЭС», являются конденсационными; некоторые из них давно работают как теплоэлектроцентрали. Например, Кемеровская ГРЭС «Сибирской генерирующей компании» (СГК). «Изначально, в 1930-е годы, она вырабатывала только электроэнергию. Тем более что энергодефицит тогда был большой. Но когда вокруг станции вырос город Кемерово, на первый план вышел другой вопрос – как отапливать жилые кварталы? Тогда станцию перепрофилировали в классическую теплоэлектроцентраль, оставив лишь историческое название – ГРЭС. Для того, чтобы работник с гордостью мог сказать: «Я работаю на ГРЭС!». Потребление угля на электричество и тепло на станции идет сегодня в пропорции 50 на 50», — объясняет «Кислород.ЛАЙФ» начальник управления эксплуатации ТЭС Кузбасского филиала СГК Алексей Кутырев.

В то же время на других ГРЭС, входящих в СГК – например, на Томь-Усинской (1345,4 МВт) и Беловской (1260 МВт) в Кузбассе, а также на Назаровской (1308 МВт) в Красноярском крае – 97% сжигаемого угля идет на генерацию электричества. И всего 3% – на выработку тепла. И такая же картина, за редким исключением – практически на любой другой ГРЭС.

Крупнейшей в России ГРЭС и третьей в мире тепловой станцией является Сургутская ГРЭС-2(входит в «Юнипро») – ее мощность 5657,1 МВт (мощнее в нашей стране – только две ГЭС, Саяно-Шушенская и Красноярская). При довольно приличном КИУМ более 64,5% эта станция выработала в 2017 году почти 32 млрд кВт*часов электрической энергии. Эта ГРЭС работает на попутном нефтяном и природном газе. Крупнейшей же по мощности ГРЭС в стране, работающей на твердом топливе (угле), является Рефтинская — она расположена в 100 км от Екатеринбурга. 3,8 ГВт электрической мощности позволяют вырабатывать объемы, покрывающие 40% потребности всей Свердловской области. В качестве основного топлива на станции используется экибастузский каменный уголь.

Выбросы углекислого газа

Поскольку уголь в основном углерод, угольные электростанции имеют высокую углеродная интенсивность. В среднем угольные электростанции выбрасывают гораздо больше парниковый газ на единицу произведенной электроэнергии по сравнению с другими источниками энергии (см. также выбросы парниковых газов за жизненный цикл источников энергии). В 2018 году из угля, сжигаемого для выработки электроэнергии, было выделено более 10 Гт CO2 из 34 Гт от сжигания топлива (общие выбросы парниковых газов за 2018 год составили 55 Гт CO2е).

Постепенно прекращать

Самый экономически эффективный способ ограничить глобальное потепление до 1,5 ° C, цель Парижское соглашение, включая страны ЕС и ОЭСР, которые закроют все угольные электростанции к 2030 году, Китай — к 2040 году и остальной мир — к 2050 году.

Преобразование

Некоторые электростанции переводятся на сжигание газа, биомасса или отходы, и преобразование в хранение тепла будет испытан в 2023 году.

Улавливание углерода

По состоянию на 2019 год модернизация существующих угольных электростанций с улавливание и хранение углерода проходит испытания, например, в Китае, но это снижает выработку энергии и для некоторых заводов может быть технически или экономически невыполнимо: Экономика модернизации в Китае все еще исследуется.

ТЭС на угле

Уголь уже давно стал одним из основных источников энергии в повседневной жизни и производственной деятельности людей. Широкое распространение данного вида топлива стало возможным благодаря его доступности. Во многих месторождениях он расположен в нескольких метрах от поверхности земли и может добываться более дешевым открытым способом. Кроме того, уголь не требует каких-то особых условий хранения и складируется в обычные кучи неподалеку от объекта.

Промышленное использование угля началось в конце 18-го века. В дальнейшем, когда появился железнодорожный транспорт, уголь стал источником движущей силы для паровозов. Позднее он стал применяться на первых тепловых электростанциях, построенных в конце 19-го века. Многие ТЭС и в настоящее время работают на угле.

На самых первых электростанциях сжигание угля осуществлялось путем его укладки на колосниковые решетки. Загрузка топлива и удаление шлака выполнялось вручную. Постепенно эти процессы были механизированы и уголь попадал на решетки из верхнего бункера. Решетка приводилась в движение и отработанный шлак ссыпался в специальный приемник.

Современные тепловые электростанции уже давно не пользуются кусковым углем. Вместо него в котлы загружается угольная пыль, получаемая в дробилках или мельницах. Подача топлива к горелкам производится сжатым воздухом. Попадая в топку, угольная пыль вперемешку с воздухом начинает гореть, выделяя большое количество тепла.

Транспортировка и доставка угля [ править ]

Завод Castle Gate недалеко от Хелпера, штат Юта .

Уголь доставляется автомобильным транспортом , железнодорожным транспортом , баржей , угольным судном или трубопроводом для шлама . Иногда рядом с шахтой строят генерирующие станции; особенно один горнодобывающий уголь, такой как бурый уголь , который недостаточно ценный для перевозки на большие расстояния; поэтому может получить угль с помощью конвейерной ленты или массивного дизель-электрического -Драйв грузовых автомобилей . Большой угольный поездтак называемый «единичный поезд» может иметь длину 2 км, вмещать 130–140 вагонов с примерно 100 тоннами угля в каждом, с общей загрузкой более 10 000 тонн. Для большой электростанции при полной нагрузке требуется как минимум одна доставка угля такого размера каждый день. У растений может быть от трех до пяти поездов в день, особенно в «пик сезона», в самые жаркие летние или самые холодные зимние месяцы (в зависимости от местного климата), когда потребление энергии велико.

В современных разгрузчиках используются роторные самосвалы, что исключает проблемы с замерзанием угля в карьерных самосвалах. Разгрузчик включает в себя рычаг позиционера поезда, который тянет за собой весь состав для размещения каждого вагона над бункером для угля. Самосвал прижимает отдельный автомобиль к платформе, которая переворачивает автомобиль вверх дном, чтобы выгружать уголь. Поворотные муфты позволяют выполнять всю операцию, пока кабины еще соединены. Разгрузка составного поезда занимает около трех часов.

В более коротких поездах могут использоваться железнодорожные вагоны с «воздушной разгрузкой», которая зависит от давления воздуха от двигателя и «горячего башмака» на каждом вагоне. Этот «горячий башмак», когда он входит в контакт с «горячим рельсом» у разгрузочной эстакады, запускает электрический заряд через устройство сброса воздуха и заставляет двери в днище вагона открываться, сбрасывая уголь через отверстие в эстакада. Разгрузка одного из этих поездов занимает от часа до полутора часов. Старые разгрузочные машины могут по-прежнему использовать железнодорожные вагоны с нижней разгрузкой с ручным управлением и «шейкер», прикрепленный для разгрузки угля.

Угольщик (грузовое судно, перевозящее уголь) может вместить 41 000 тонн (40 000 длинных тонн) угля, а его разгрузка занимает несколько дней. Некоторые угольщики имеют собственное конвейерное оборудование для разгрузки собственных бункеров; другие зависят от оборудования на заводе. Для транспортировки угля в более спокойных водах, таких как реки и озера, часто используются баржи с плоским дном . Баржи, как правило , обесточены и должны быть перемещены буксирами или буксирами .

Для пусковых или вспомогательных целей установка может также использовать мазут. Мазут может доставляться на заводы по трубопроводу , танкером , цистерной или грузовиком. Нефть хранится в вертикальных цилиндрических стальных резервуарах емкостью до 14 000 кубических метров (90 000 баррелей). Более тяжелый нет. 5 «бункер» и нет. 6 топливо обычно нагревается паром перед перекачкой в ​​холодный климат.

Производство угля [ править ]

Мировое производство электроэнергии по источникам в 2018 году. Общая выработка составила 26,7 ПВтч .

 Уголь (38%)

 Природный газ (23%)

 Гидро (16%)

 Ядерная (10%)

 Ветер (5%)

 Масло (3%)

 Солнечная (2%)

 Биотопливо (2%)

 Другое (1%)

По состоянию на 2020 год две трети сжигаемого угля идет на выработку электроэнергии. По состоянию на 2018 год уголь был крупнейшим источником электроэнергии — 38%, такая же доля, как и 20 лет назад: единственными странами, производящими более 350 ТВтч из общего объема около 10 000 ТВтч в 2018 году, является Китай (4732), Индия (1176) и США (1246).

По состоянию на 2018 год строящаяся угольная мощность составляла 236 ГВт, запланированная — 339 ГВт, 50 ГВт было введено в эксплуатацию и 31 ГВт списано.

Политика [ править ]

Гринпис протестует против угля у канцелярии Германии

Энергетическая политика Китая в отношении угля и угля в Китае являются наиболее важными факторами в отношении будущего угольных электростанций, так как страна имеет так много. Согласно одному анализу, местные власти чрезмерно инвестировали в угольную электроэнергию в середине 2010-х годов, потому что центральное правительство гарантировало часы работы и установило высокие оптовые цены на электроэнергию. По состоянию на 2019 год инвестиции BRI могут быть направлены на удержание квалифицированных специалистов на работе , а также потому, что банкам и государственным предприятиям нужно куда-то разместить свой капитал и опыт.

В демократических странах инвестиции в угольную электроэнергию следуют экологической кривой Кузнеца . энергетическая политика Индии о угля является проблемой в политике Индии .

Протесты

Протесты часто происходили на горнодобывающих предприятиях и на площадках предполагаемых новых заводов.

Загрязнение [ править ]

Угольная электростанция wastestreams

В некоторых странах загрязнение контролируется наилучшими доступными методами , например, в ЕС посредством его Директивы о промышленных выбросах . В Соединенных Штатах угольные электростанции регулируются на национальном уровне несколькими нормативными актами по загрязнению воздуха, в том числе нормативными документами по ртути и токсичным веществам в воздухе (MATS) , руководящими указаниями по сбросам для загрязнения воды и твердыми отходами. правила в соответствии с Законом о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA).

Угольные электростанции продолжают загрязнять в слегка регулируемых странах , таких как Западные Балканы , Индия , Россия и Южная Африка , в результате чего сотни тысяч преждевременных смертей ежегодно.

Местное загрязнение воздуха

Ущерб здоровью от твердых частиц , диоксида серы и оксида азота происходит в основном в Азии и часто происходит из-за сжигания низкокачественного угля, такого как бурый уголь , на предприятиях, не имеющих современной системы очистки дымовых газов . Ранняя смертность из-за загрязнения воздуха оценивается в 200 на ГВт-год, однако она может быть выше на электростанциях, где скрубберы не используются, или ниже, если они расположены далеко от городов.

Загрязнение воды

Загрязняющие вещества, такие как выщелачивание тяжелых металлов в грунтовые воды из резервуаров для хранения угольной золы или свалок, загрязняют воду, возможно, на десятилетия или столетия. Сбросы загрязняющих веществ из золоотвалов в реки (или другие поверхностные водоемы) обычно включают мышьяк , свинец , ртуть , селен , хром и кадмий .

Выбросы ртути от угольных электростанций могут снова выпадать на землю и воду во время дождя, а затем превращаться бактериями в метилртуть . В результате биомагнификации эта ртуть может достичь опасно высоких уровней в рыбе. Более половины атмосферной ртути поступает от угольных электростанций.

Угольные электростанции также выделяют диоксид серы и азот . Эти выбросы приводят к кислотным дождям , которые могут реструктурировать пищевые сети и привести к исчезновению популяций рыб и беспозвоночных .

Смягчение местного загрязнения

По прогнозам, по состоянию на 2018 год местное загрязнение в Китае, где находится наибольшее количество угольных электростанций, еще больше сократится в 2020-х и 2030-х годах, особенно если небольшие и малоэффективные электростанции будут выведены из эксплуатации раньше.

Послесловие

Несмотря на то, что теплоэлектростанции работающие по циклу Ренкина уступают по КПД ГТУ и ПГУ, они все еще являются важнейшей составляющей энергетической системы России и мира. Из-за этого и плохой экологической составляющей идет процесс замены электростанций работающих на паре, однако процесс этот будет долгим: тепло требуется потребителям, а на массовую замену всего парка не хватит никаких средств. В сети можно видеть разные прогнозы, в основном сходящиеся на том, что у данных агрегатов есть еще около 50-ти лет лидерства в генерации тепла и электричества. Я же не буду гадать на кофейной гуще и последую примеру специалистов атомной отрасли:

”В течение последних лет специалисты были очень осторожны в своих оценках тенденций развития ядерной энергетики, т.к. реальность упорно отказывалась следовать их прогнозам”

Н.Л. Чар и Б.Дж. Шик «Развитие ядерной энергетики: история и перспективы»

Есть как минимум один фактор, который может повлиять на изменение данной тенденции: Россия обладает огромными запасами углей, в том числе и хорошего качества. Более того, угли эти достаточно неглубокого залегания, ввиду чего цена добычи довольно невысока. Поэтому с некоторой долей вероятности можно сказать, что процесс замены парка будет медленным. Не исключено, что мы затянем вплоть до повальных аварий угрожающих работе всей энергосистемы. Работа в сторону увеличения энергетических, экологических и экономических показателей, а также увеличения срока службы паротурбинных установок будет вестись и дальше. 

Что касается перспективы российской теплоэнергетики: ГТУ и ПГУ, решительно не ясно, как именно сложится ситуация на рынке. Из-за достаточно высоких капитальных затрат парогазовые установки достаточно медленно занимают место паротурбинных. Газовые же двигаются очень и очень уверенно.

При этом, для энергетики важен не только и не столько КПД. Он лишь отображает эффективность использования топлива. Доля топливной составляющей может быть разной, а, значит, и на цену электроэнергии для потребителя улучшение энергетической эффективности будет влиять по-разному. Чем большая доля затрат за время жизни уходит на закупку и транспортировку топлива (а также на выбросы в атмосферу), тем выгоднее повышать КПД теплоэлектростанции. 

К примеру, в соседней отрасли – атомной энергетике – топливная составляющая при использовании открытого ядерного топливного цикла очень мала. В сумме со спецификой конструкций реакторов это определяет достаточно малый КПД ПТУ на водо-водяных реакторах (хотя иногда ведутся исследования по повышению начальных параметров).

1. Отчет о функционировании ЕЭС России в 2019 году // Системный оператор Единой Энергетической Системы России 
2. Сухарева Е.В. Методы распределения затрат при формировании себестоимости энерги на ТЭЦ // ТДР. 2015. №2. 
3. Б.В. Сазанов Тепловые электрические станции // “Энергия”, Москва, 1974
4. В.А. Кирилиллин, В.В. Сычев, А.Е. Шейндлин «Техническая термодинамика» // М.: Издательство МЭИ, 2008 г.
5. П.А. Кругликов Технико-экономические основы проектирования ТЭС и АЭС // Северо-западный заочный государственный технический университет. Санкт-Петербург. 2003 г.
6. В.В. САХИН УСТРОЙСТВО И ДЕЙСТВИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК. Книга 1. ПОРШНЕВЫЕ МАШИНЫ. ПАРОВЫЕ ТУРБИНЫ Учебное пособие // Министерство образования и науки Российской Федерации Балтийский государственный технический университет «Военмех» Санкт-Петербург 2015
7. В.В.Шапошников Лекции по предмету «Турбины ТЭС и АЭС». Паротурбинные установки // Кубанский государственный технологический университет 
8. В.А. Кириллин, В.В. Сычев, А.Е. Шейндлин»Техническая термодинамика» // М.: Издательство МЭИ, 2008 г.
9. М.М. Ковалевский Стационарные ГТУ открытого цикла // Москва. «Машиностроение». 1979 г.

242

Похожие записи:

Первая атомная электростанция в мире. история атомной энергетики Байпас в отопительной системе: функции и назначение Виды блоков питания для светодиодной ленты Принцип работы транзистора Неисправности водонагревателя, причины и способы устранения своими руками Splan 8.0 rus